專利名稱：：一種由二次鋰電池組供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是一種由二次鋰電池組供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，屬于電子控制
技術(shù)領(lǐng)域：
。技術(shù)背景當(dāng)今電池技術(shù)日新月異，二次鋰電池的能量密度、功率密度都越來越大，體積卻越來越小、成本也越來越低，這些都促進(jìn)了二次鋰電池在直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用。由于二次鋰電池所具有優(yōu)越性能，在便攜式電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車等各種使用電池的供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域中，二次鋰電池已經(jīng)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用；可是由于二次鋰電池存在安全性的問題，在二次鋰電池的使用中都需要專用的充電和放電保護(hù)電路，另外直流電機(jī)特別是無刷電機(jī)也需要專門的驅(qū)動(dòng)電路才能可靠的工作。當(dāng)前使用二次鋰電池供電的直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案一般采用圖l所示的電路結(jié)構(gòu)，圖中控制模塊3通過檢測(cè)電池1的狀態(tài)，確定充電MOSFET模塊7和放電MOSFET模塊6開啟和關(guān)閉，同時(shí)控制模塊3可以根據(jù)電池的狀態(tài)通過顯示模塊10顯示系統(tǒng)的剩余電量和充放電狀態(tài)；直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制使用另外的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊11實(shí)現(xiàn)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊4通過電機(jī)狀態(tài)檢測(cè)模塊9輸入的電機(jī)狀態(tài)控制PWM輸出和MOSFET的輸出狀態(tài)。這樣由電池到電機(jī)的驅(qū)動(dòng)回路中就要串聯(lián)兩個(gè)MOSFET，MOSFET的導(dǎo)通電阻和開關(guān)損耗都會(huì)耗散電池的能量，降低了電源的轉(zhuǎn)換效率；控制模塊3和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊ll分別工作，控制模塊3無法實(shí)時(shí)了解電機(jī)的工作狀態(tài)，不利于二次鋰電池存儲(chǔ)能源的充分利用；另外使用兩個(gè)分離的模塊分別保護(hù)電池和驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，使系統(tǒng)的集成度低、可靠性差；另外成本也很高，這些都限制了使用二次鋰電池驅(qū)動(dòng)的直流電機(jī)在更廣闊的范圍內(nèi)的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電源轉(zhuǎn)換效率髙、使用方便、成本低、集成度高、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)的一種由二次鋰電池組供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種由二次鋰電池組供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，它包括由二次鋰電池串聯(lián)組成的電池組，電池組與電流檢測(cè)電阻串聯(lián)；充電模塊一端與電池組一端，另一端與電流檢測(cè)電阻連接；同時(shí)電池組的各電池兩端以及電流檢測(cè)電阻兩端分別與控制模塊的輸入端連接；控制模塊輸出端與顯示模塊連接；控制模塊輸出端還分別與MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊和電機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)模塊連接，MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊輸出端與充電模塊連接，電機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)模塊輸出端與直流電機(jī)模塊連接。所述直流電機(jī)模塊為直流有刷電機(jī)，它與電機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)模塊連接，直流有刷電機(jī)兩端還與電池組和龜流檢測(cè)電阻連接。所述充電模塊包括充電器以及與之串聯(lián)的充電MOSFET模塊和放電MOSFET模塊，它們共同與電池組和電流檢測(cè)電阻串聯(lián)，充電MOSFET模塊和充電器與直流有刷電機(jī)兩端并聯(lián)，充電器還與控制模塊連接；充電MOSFET模塊和放電MOSFET模塊還與MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與連接。所述直流電機(jī)模塊為直流無刷電機(jī)，它與MOSFET驅(qū)動(dòng)橋連接，MOSFET驅(qū)動(dòng)橋與電池組和電流檢測(cè)電阻連接，同時(shí)MOSFET驅(qū)動(dòng)橋還與MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊輸出端連接。所述充電模塊由充電器和與之串聯(lián)的充電MOSFET模塊組成，它們與電池組和電流檢測(cè)電阻串聯(lián)，充電器還與控制模塊連接，充電MOSFET模塊與MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊連接。所述控制模塊內(nèi)部有4路電平轉(zhuǎn)換電路、6路A/D輸入回路與數(shù)據(jù)選擇器MUX電連接，數(shù)據(jù)選擇器MUX與A/D轉(zhuǎn)換器連接，A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)總線雙向通信；程序計(jì)數(shù)器輸入端與數(shù)據(jù)總線連接，輸出端與ROM模塊輸入端連接，ROM模塊輸出端與指令寄存器輸入端連接，指令寄存器輸出端與指令譯碼器輸入端連接，指令譯碼器輸出端與控制總線連接；工作寄存器與數(shù)據(jù)總線雙向通信連接，其輸出端與程序計(jì)數(shù)器輸入端、SRAM模塊輸入端和A山模塊輸入端連接，ALU模塊輸出端與數(shù)據(jù)總線連接，同時(shí)指令寄存器輸出端分別與工作寄存器輸入端和SRAM模塊輸入端連接，SRAM模塊則與數(shù)據(jù)總線雙向通信連接；狀態(tài)寄存器、EEPROM模塊分別與數(shù)據(jù)總線雙向通信連接；4路電平轉(zhuǎn)換電路輸出端與電池保護(hù)寄存器輸入端連接，電池保護(hù)寄存器與數(shù)據(jù)總線雙向通信，電池保護(hù)寄存器還通過電壓比較器與電平轉(zhuǎn)換電路與電流檢測(cè)電阻連接；電流檢測(cè)電阻通過電阻和電容與S-A變換器連接，A變換器與電量累積寄存器連接，電量累積寄存器則與數(shù)據(jù)總線雙向通信；至少一個(gè)輸入/輸出模塊、中斷處理單元、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、PWM輸出模塊、MOS狀態(tài)寄存器分別與數(shù)據(jù)總線雙向通信；MOS狀態(tài)寄存器與MOS驅(qū)動(dòng)電路連接，MOS驅(qū)動(dòng)電路則分別與充電MOS和放電MOS連接；控制模塊通過電平轉(zhuǎn)換電路、A/D電路采樣每節(jié)電池的電壓，通過A/D電路采樣電池的溫度變化，通過電流檢測(cè)電阻檢測(cè)流過電池組的電流，并根據(jù)電池的電壓、電流、溫度的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)串聯(lián)電池組的充電和放電控制。本發(fā)明提供了一種由二次鋰電池組供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。該裝置中二次鋰電池與電平轉(zhuǎn)換電路電連接，電平轉(zhuǎn)換電路的輸出與數(shù)據(jù)選擇器MUX連接，多路A/D輸入接口也與數(shù)據(jù)選擇器MUX電連接，數(shù)據(jù)選擇器MUX的輸出連接到A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果送入數(shù)據(jù)總線，電平轉(zhuǎn)換電路的輸出分別同時(shí)送入一個(gè)門值可設(shè)的比較器，比較器的結(jié)果送入電池保護(hù)狀態(tài)寄存器，流過二次鋰電池的電流通過檢測(cè)電阻變換為電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)通過RC濾波后送入5:-A轉(zhuǎn)換電路，S-A轉(zhuǎn)換電路的結(jié)果送入電量累積寄存器，電量累積寄存器的結(jié)果送入數(shù)據(jù)總線，同時(shí)該電壓送入一個(gè)門值電平可設(shè)的比較器，比較器的結(jié)果也送入電池保護(hù)狀態(tài)寄存器，控制模塊根據(jù)電池保護(hù)狀態(tài)寄存器的值實(shí)現(xiàn)對(duì)電池充電放電異常狀態(tài)的保護(hù)操作,MOS狀態(tài)寄存器連入數(shù)據(jù)總線并控制MOS驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)充電和放電MOS，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池充電和放電過程的保護(hù)，借助輸入輸出線實(shí)現(xiàn)對(duì)外部直流電機(jī)工作模式的管理控制，多路A/D輸入口分別檢測(cè)電池的電壓和輸入輸出的電流，并根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)控制MOSFET的開啟關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的完美保護(hù)，A/D輸入口還同時(shí)檢測(cè)直流電機(jī)輸入狀態(tài)檢測(cè)模塊的輸出，了解電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并通過PWM輸出口控制直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)?？刂颇K對(duì)電池組的管理包括對(duì)鋰離子電池的智能管理，可以完成對(duì)鋰離子電池組充電和放電管理、可以完成鋰離子電池組剩余容量的指示、可以完成對(duì)鋰離子電池組異常工作狀態(tài)的保護(hù)管理；4控制模塊對(duì)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)管理包括，直流電機(jī)的軟啟動(dòng)控制、直流電機(jī)的工作速度控制、直流電機(jī)的電流過載保護(hù)、直流電機(jī)的溫度超范圍保護(hù)、其它直流電機(jī)異常工作狀態(tài)保護(hù)；控制模塊控制的直流電機(jī)可以是直流有刷電機(jī)；控制模塊控制的直流電機(jī)可以是直流無刷電機(jī)。本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電源轉(zhuǎn)換效率高、使用方便、成本低、集成度高、工作可靠。圖l為當(dāng)前電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖(以3串為例)；圖2為有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖(以3串為例)；圖3無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖(以3串電池3相無刷電機(jī)為例)；圖4控制模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖；圖5二次鋰電池保護(hù)處理流程；圖6直流有刷電機(jī)控制流程。其中，l.電池組，2.直流電機(jī)，3.控制模塊，301.4路電平轉(zhuǎn)換電路，302.數(shù)據(jù)選擇器MUX，303.A/D轉(zhuǎn)換器，304.程序計(jì)數(shù)器，305.ROM模塊，306.指令寄存器，307.指令譯碼器，308.工作寄存器，309.AUJ模塊，310.SRAM模塊，311.狀態(tài)寄存器，312.EEPROM模塊，313.電量累積寄存器，314.S-A轉(zhuǎn)換電路，315.輸入/輸出模塊，316.中斷處理單元，317.定時(shí)器計(jì)數(shù)器，318.PWM輸出模塊，319.M0S狀態(tài)寄存器，320.M0S驅(qū)動(dòng)電路，321.電池保護(hù)寄存器，4.電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，5.充電器，6.放電M0SFET模塊，7.充電MOSFET模塊，8.電流檢測(cè)電阻，9.電機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)模塊，IO.顯示模塊，ll.電機(jī)驅(qū)動(dòng)保護(hù)模塊，12.MOSFET驅(qū)動(dòng)橋，13.MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明以下的描述將結(jié)合實(shí)例進(jìn)行，實(shí)例中又以三節(jié)電池串聯(lián)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)為例說明，但本發(fā)明并不限于此中的實(shí)例，也不局限于三節(jié)電池串聯(lián)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的應(yīng)用。本發(fā)明應(yīng)該包括權(quán)利要求所界定的發(fā)明主旨以及發(fā)明范圍內(nèi)的所有變更、修改和等同物。實(shí)施例1:圖2為使用本發(fā)明實(shí)施例的一種用于三節(jié)電池串聯(lián)驅(qū)動(dòng)有刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。二次鋰電池串聯(lián)組成的電池組l，電池組1與電流檢測(cè)電阻8串聯(lián)，控制模塊3的輸入端分別與電池組1的各二次鋰電池兩端以及電流檢測(cè)電阻8兩端電連接，控制模塊3輸出端與顯示模塊10電連接，同時(shí)控制模塊3與MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊13電連接，MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊13同時(shí)與放電MOSFET模塊6和充電MOSFET模塊7電連接，MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊13與控制模塊3電連接，電機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)模塊9與控制模塊3電連接，充電MOSFET模塊7、控制模塊3、有刷直流電機(jī)2和電流檢測(cè)電阻8還與充電器5電連接?？刂颇K3多數(shù)時(shí)間處于節(jié)電模式下，控制模塊被喚醒后首先檢査喚醒源是否是按鍵，如果是按鍵喚醒，則顯示系統(tǒng)的剩余電量，然后再次設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式；如果不是按鍵喚醒，就再檢測(cè)外部電源是否存在，如果外部電源存在，電池組處于充電模式，就需要根據(jù)電池組的溫度和每節(jié)電池的電壓確定是否需要為電池組充電以及如何充電；首先測(cè)量電池的溫度，然后判斷是否在可充電溫度范圍內(nèi)，只有在規(guī)定的范圍內(nèi)才能對(duì)電池充電，如果溫度不符合要求，電池組就會(huì)進(jìn)入溫度保護(hù)模式，進(jìn)入溫度保護(hù)模式后再設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式，如果溫度符合要求，控制模塊需要再檢査每節(jié)電池的電壓V1、V2、V3,然后再判斷是否有電池電壓達(dá)到過充保護(hù)電壓，如果有電池的電壓達(dá)到過充保護(hù)電壓，控制模塊關(guān)閉充電電路，進(jìn)入過充保護(hù)模式，進(jìn)入過充保護(hù)模式后再次設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式，如果每節(jié)電池電壓都小于過充保護(hù)電壓，就判斷每節(jié)電池的電壓是否都滿足快速充電條件，如果滿足就啟動(dòng)快速充電，如果不滿足快速充電條件，再判斷每節(jié)電池的電壓是否都滿足喚醒充電的條件，如果滿足就啟動(dòng)喚醒充電模式，否則就是電池電壓異常，啟動(dòng)電池電壓異常報(bào)警模塊通知將故障信息通知系統(tǒng)，啟動(dòng)報(bào)警后再次設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式，啟動(dòng)快速充電或喚醒充電后測(cè)試電池組的充電電流，根據(jù)測(cè)試的充電電流判斷實(shí)際充電電流是否大于設(shè)定的最大可充電電流，如果大于最大可充電電流就啟動(dòng)充電電流異常報(bào)警模塊，啟動(dòng)電流異常報(bào)警后控制模塊再次進(jìn)入節(jié)電模式，如果測(cè)試電流小于最大可充電電流，需要再判斷測(cè)試電流是否小于設(shè)定的充電結(jié)束電流，如果不小于充電結(jié)束電流，則控制模塊再次進(jìn)入節(jié)電模式,如果測(cè)試電流小于充電結(jié)束電流，則再判斷電池電壓是否滿足充電結(jié)束電壓，如不是，則將控制模塊設(shè)置進(jìn)入節(jié)電模式，如果是則關(guān)閉充電MOSFET結(jié)束充電后，再將控制設(shè)置進(jìn)入節(jié)電模式；如果判斷外部電源不在，則控制模塊進(jìn)入放電管理模式，放電管理模式下，控制模塊首先檢測(cè)電池的溫度，二次鋰電池的放電對(duì)高溫和低溫都有一定的要求，如果測(cè)試溫度不在設(shè)定的可放電溫度范圍內(nèi)，則啟動(dòng)放電溫度異常保護(hù)，關(guān)閉放電MOSFET,而后將控制模塊設(shè)置進(jìn)入節(jié)電模式，如果滿足放電的溫度范圍要求，控制模塊再檢測(cè)每節(jié)電池的電壓，然后判斷每節(jié)電池的電壓是否有小于放電保護(hù)電壓的，如果有，則關(guān)閉放電MOSFET,控制模塊進(jìn)入放電欠壓保護(hù)的模式，然后再設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式，如果每節(jié)電池電壓都大于放電保護(hù)電壓，則控制模塊再檢測(cè)放電電流，看放電電流是否大于最大可放電電流，如果是，則關(guān)閉放電MOSFET,控制模塊進(jìn)入放電過流保護(hù)模式，而后再設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式，否則直接設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式。電機(jī)需要啟動(dòng)時(shí)，首先測(cè)試電機(jī)的溫度，如果電機(jī)的溫度大于設(shè)定的工作溫度，則電機(jī)不能啟動(dòng)，需要通過延時(shí)程序延時(shí)一定時(shí)間，然后再次測(cè)試電電機(jī)溫度，如果電機(jī)溫度不大于設(shè)定的工作溫度，需要再測(cè)試電機(jī)的工作速度，看電機(jī)的速度是否為0，如果為0需要啟動(dòng)軟啟動(dòng)電路，如果速度不為0,就需要判斷電機(jī)的工作速度是否達(dá)到設(shè)定的速度范圍，如果達(dá)到設(shè)定的速度范圍就保持PWM輸出的占空比不變，如果速度超出規(guī)定的速度范圍，需要判斷電機(jī)速度是大于設(shè)定速度還是小于設(shè)定速度，如果大于設(shè)定速度，就減小PWM輸出的占空比，如果小于設(shè)定速度，就增大PWM輸出的占空比，這樣電機(jī)就在控制模塊的管理下實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)施例2:圖3中，它包括由二次鋰電池串聯(lián)組成的電池組l,電池組1與電流檢測(cè)電阻8串聯(lián)，控制模塊3的輸入端分別與電池組1的各二次鋰電池兩端以及電流檢測(cè)電阻8兩端連接，控制模塊3輸出端與顯示模塊10電連接，同時(shí)控制模塊3與MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊13電連接,MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊13與串聯(lián)在電池組1和無刷直流電機(jī)2間的MOSFET驅(qū)動(dòng)橋12電連接，并通過該MOSFET驅(qū)動(dòng)橋12驅(qū)動(dòng)直流無刷電機(jī)16，充電MOSFET模塊7、控制模塊3以及電流檢測(cè)電阻8、與充電器5電連接。實(shí)施例2的二次鋰電池管理與實(shí)施例1相同，實(shí)施例2控制的電機(jī)為無刷直流電機(jī)。電機(jī)啟動(dòng)，首先測(cè)試電機(jī)的工作溫度是否符合工作要求，如符合，控制模塊通過電機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)模塊測(cè)試電機(jī)各轉(zhuǎn)子在電機(jī)內(nèi)的相位，然后根據(jù)表l中相位、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和驅(qū)動(dòng)繞組的關(guān)系，對(duì)相應(yīng)的繞組通電，然后再測(cè)試電機(jī)的工作速度是否達(dá)到設(shè)定的要求，如果合適就保持PWM輸出的占空比不變，如果速度小于設(shè)定的速度，則增加PWM輸出的占空比，提高電機(jī)的速度，如果大于設(shè)定的速度，就減小PWM輸出的占空比，減小電機(jī)的速度。由此實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷電機(jī)的控制。當(dāng)實(shí)施例2中使用的無刷電機(jī)為無位置傳感器的無刷電機(jī)時(shí)，控制模塊會(huì)提前試啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，然后檢測(cè)各繞組的反向電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而確定電機(jī)各繞組的相位。圖4為本發(fā)明控制模塊3的結(jié)構(gòu)圖?？刂颇K3內(nèi)部有4路電平轉(zhuǎn)換電路301、6路A/D輸入回路與數(shù)據(jù)選擇器MUX302電連接，數(shù)據(jù)選擇器MUX302與A/D轉(zhuǎn)換器303連接，A/D轉(zhuǎn)換器303與數(shù)據(jù)總線雙向通信；程序計(jì)數(shù)器304輸入端與數(shù)據(jù)總線連接，輸出端與ROM模塊305輸入端連接，ROM模塊305輸出端與指令寄存器306輸入端連接，指令寄存器306輸出端與指令譯碼器307輸入端連接,指令譯碼器307輸出端與控制總線連接；工作寄存器308與數(shù)據(jù)總線雙向通信連接，其輸出端與程序計(jì)數(shù)器304輸入端、SRAM模塊310輸入端和A山模塊309輸入端連接，A山模塊309輸出端與數(shù)據(jù)總線連接，同時(shí)指令寄存器306輸出端分別與工作寄存器308輸入端和SRAM模塊310輸入端連接，SRAM模塊310則與數(shù)據(jù)總線雙向通信連接；狀態(tài)寄存器311、EEPROM模塊312分別與數(shù)據(jù)總線雙向通信連接;4路電平轉(zhuǎn)換電路301輸出端與電池保護(hù)寄存器321輸入端連接，電池保護(hù)寄存器321與數(shù)據(jù)總線雙向通信，電池保護(hù)寄存器321還通過電壓比較器與電平轉(zhuǎn)換電路與電流檢測(cè)電阻連接；電流檢測(cè)電阻通過電阻和電容與2-A變換器連接，S-A變換器與電量累積寄存器313連接，電量累積寄存器313則與數(shù)據(jù)總線雙向通信；至少一個(gè)輸入/輸出模塊315、中斷處理單元316、定時(shí)器計(jì)數(shù)器317、PWM輸出模塊318、M0S狀態(tài)寄存器319分別與數(shù)據(jù)總線雙向通信；M0S狀態(tài)寄存器319與M0S驅(qū)動(dòng)電路320連接，M0S驅(qū)動(dòng)電路320則分別與充電M0S和放電M0S連接；控制模塊3通過電平轉(zhuǎn)換電路、A/D電路采樣每節(jié)電池的電壓，通過A/D電路采樣電池的溫度變化，通過電流檢測(cè)電阻檢測(cè)流過電池組的電流，并根據(jù)電池的電壓、電流、溫度的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)串聯(lián)電池組的充電和放電控制。圖5為二次鋰電池充電放電保護(hù)處理的流程(以3節(jié)電池串聯(lián)為例)，為節(jié)省電力，控制模塊多數(shù)時(shí)間處于節(jié)電狀態(tài)，步驟SP1控制模塊被喚醒，處理開始，控制模塊被喚醒后首先檢查喚醒源是否是按鍵(步驟SP2)，如果是按鍵喚醒，則顯示系統(tǒng)的剩余電量(步驟SP3)，然后再次設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式(步驟SP13);如果不是按鍵喚醒，再檢測(cè)外部電源是否存在(步驟SP14),如果外部電源存在，電池組處于充電模式，就需要根據(jù)電池組的溫度和每節(jié)電池的電壓確定是否需要為電池組充電以及如何充電;首先測(cè)量電池組的溫度Tcell(步驟SP15)，然后判斷Tcell是否在可充電溫度范圍內(nèi)(步驟SP16),二次鋰電池對(duì)充電的最高和最低溫度都有嚴(yán)格的要求，只有在規(guī)定的范圍內(nèi)才能對(duì)電池充電，否則會(huì)降低電池的壽命，也存在安全隱患，如果溫度不符合要求，電池組就會(huì)進(jìn)入溫度保護(hù)模式(步驟SP17)，進(jìn)入溫度保護(hù)模式后再設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式(步驟SP13)，如果溫度符合要求，控制模塊需要再檢査每節(jié)電池的電壓V1、V2、V3(步驟SP18),然后再判斷V1、V2、V3是否有達(dá)到過充保護(hù)電壓Vovp(步驟19),如果有電池的電壓達(dá)到過充保護(hù)電壓，控制模塊關(guān)閉充電MOSFET，進(jìn)入過充保護(hù)模式(步驟20),進(jìn)入過充保護(hù)模式后再次設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式(步驟13)，如果每節(jié)電池電壓都小于過充保護(hù)電壓，還要判斷每節(jié)電池的電壓是否都滿足快速充電條件(步驟SP23),如果滿足就啟動(dòng)快速充電(步驟SP27)，如果不滿足快速充電條件，再判斷每節(jié)電池的電壓是否都滿足喚醒充電的條件(步驟SP24),如果滿足就啟動(dòng)喚醒充電模式(步驟SP26),否則就是電池電壓異常，啟動(dòng)電池電壓異常報(bào)警模塊將故障信息通知系統(tǒng)(步驟SP25)，啟動(dòng)報(bào)警后再次設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式(步驟SP13)，啟動(dòng)快速充電或喚醒充電后就需要測(cè)試電池組的充電電流lcell(步驟SP28)，然后判斷l(xiāng)cell是否大于設(shè)定的最大可充電電流(步驟SP29)，如果lcell大于最大可充電電流就啟動(dòng)充電電流異常報(bào)警模塊(步驟SP31)，啟動(dòng)電流異常報(bào)警后設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式(步驟SP13),如果lcell小于最大可充電電流，需要再判斷l(xiāng)cell是否小于設(shè)定的充電結(jié)束電流(步驟SP30),如果不小于充電結(jié)束電流，則設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式(步驟SP13),如果lcell小于充電結(jié)束電流，則再判斷步驟SP18測(cè)試的電池電壓是否滿足充電結(jié)束電壓(步驟SP32),如不是，貝帳控制模塊設(shè)置進(jìn)入節(jié)電模式，如果是則關(guān)閉充電MOSFET結(jié)束充電后(步驟SP33),再將控制設(shè)置進(jìn)入節(jié)電模式；如果步驟SP14判斷外部電源不在，則控制模塊進(jìn)入放電管理模式，放電管理模式下，控制模塊首先檢測(cè)電池的溫度(步驟SP4)，二次鋰電池的放電對(duì)高溫和低溫也有嚴(yán)格的要求，并且一般與充電的溫度范圍也不相同，如果測(cè)試溫度不在設(shè)定的可放電溫度范圍內(nèi)，(步驟SP5)則啟動(dòng)放電溫度異常保護(hù)，關(guān)閉放電MOSFET(步驟SP6),而后將控制模塊設(shè)置進(jìn)入節(jié)電模式(步驟SP13),如果滿足放電的溫度范圍要求，控制模塊再檢測(cè)每節(jié)電池的電壓(步驟SP7)，然后判斷每節(jié)電池的電壓是否有小于放電保護(hù)電壓的(步驟SP8)，如果有，則關(guān)閉放電MOSFET,控制模塊進(jìn)入放電欠壓保護(hù)的模式(步驟SP9)，然后再設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式(步驟SP13)，如果每節(jié)電池電壓都大于放電保護(hù)電壓，則控制模塊再檢測(cè)放電電流，看放電電流是否大于設(shè)定的最大可放電電流(步驟SP11),如果是，則關(guān)閉放電模式，控制模塊進(jìn)入放電過流保護(hù)模式(步驟SP12),而后再設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式，否則直接設(shè)置控制模塊進(jìn)入節(jié)電模式(步驟SP13)。圖6是有刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)的程序流程電機(jī)需要啟動(dòng)時(shí)，首先測(cè)試電機(jī)的溫度Tmotor(步驟SP51)，如果電機(jī)的溫度Tmotor大于設(shè)定的最高工作溫度，則電機(jī)不能啟動(dòng)，需要通過延時(shí)程序延時(shí)一定時(shí)間(步驟SP61)，然后再次測(cè)試電機(jī)溫度，如果電機(jī)溫度不大于設(shè)定的最高工作溫度，再測(cè)試電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度(步驟SP54)，看電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是否為O，如果為O為防止電機(jī)的啟動(dòng)電流太大，就啟動(dòng)軟啟動(dòng)電路(步驟SP55)，如果速度不為0，再判斷電機(jī)的工作速度是否達(dá)到設(shè)定的速度范圍(步驟SP56),如果達(dá)到設(shè)定范圍就保持PWM輸出的占空比不變，程序返回步驟SP51，開始下一輪循環(huán)，如果速度超出規(guī)定的速度范圍，需要判斷電機(jī)速度是大于設(shè)定速度還是小于設(shè)定速度，如果大于設(shè)定速度，就減小PWM輸出的占空比(步驟SP59),如果小于設(shè)定速度，就增大PWM輸出的占空比(步驟SP60)調(diào)整完占空比后，程序返回步驟SP51開始下一輪循環(huán)。當(dāng)控制的電機(jī)為無刷直流電機(jī)時(shí)，控制模塊首先測(cè)試無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子的相位，根據(jù)轉(zhuǎn)子相位的不同，對(duì)不同的相位繞組通電，相位的測(cè)試采用霍爾位置傳感器或光電位置傳感器采樣取得，對(duì)無位置傳感器的無刷電機(jī)，則采用先通過試運(yùn)行使電機(jī)先轉(zhuǎn)動(dòng)起來，然后通過測(cè)試各繞組的反向電壓來測(cè)試轉(zhuǎn)子的相位，通電繞組、旋轉(zhuǎn)方向與電機(jī)轉(zhuǎn)子相位的關(guān)系如下表:(以3相電機(jī)為例)表中"0"表示相位傳感器輸出為低電平，"1"表示相位傳感器輸出為髙電平，"0"表對(duì)應(yīng)相位繞組不通電，"C"表示對(duì)應(yīng)相位繞組通電。表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1.一種由二次鋰電池組供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是它包括由二次鋰電池串聯(lián)組成的電池組，電池組與電流檢測(cè)電阻串聯(lián)；充電模塊一端與電池組一端，另一端與電流檢測(cè)電阻連接；同時(shí)電池組的各電池兩端以及電流檢測(cè)電阻兩端分別與控制模塊的輸入端連接；控制模塊輸出端與顯示模塊連接；控制模塊輸出端還分別與MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊和充電模塊連接，MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊輸出端與直流電機(jī)連接，電機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)模塊分別與控制模塊和直流電機(jī)連接。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的由二次鋰電池組供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是所述直流電機(jī)模塊為直流有刷電機(jī)，它與電機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)模塊連接，直流有刷電機(jī)兩端還與電池組和電流檢測(cè)電阻連接。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的由二次鋰電池組供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是所述充電模塊包括充電器以及與之串聯(lián)的充電MOSFET模塊，它們共同與電池組和電流檢測(cè)電阻串聯(lián)，充電器還與控制模塊連接；充電MOSFET模塊和放電MOSFET模塊還與MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端連接。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的由二次鋰電池組供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是所述直流電機(jī)模塊為直流無刷電機(jī)，它與MOSFET驅(qū)動(dòng)橋連接，MOSFET驅(qū)動(dòng)橋與電池組和電流檢測(cè)電阻連接,同時(shí)MOSFET驅(qū)動(dòng)橋還與MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊輸出端連接。5、根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的由二次鋰電池組供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是所述充電模塊由充電器和與之串聯(lián)的充電MOSFET模塊組成，它們與電池組和電流檢測(cè)電阻串聯(lián)，充電器還與控制模塊連接，充電MOSFET模塊與MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊連接。6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的由二次鋰電池組供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是所述控制模塊內(nèi)部有4路電平轉(zhuǎn)換電路、6路A/D輸入回路與數(shù)據(jù)選擇器MUX電連接，數(shù)據(jù)選擇器MUX與A/D轉(zhuǎn)換器連接，A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)總線雙向通信；程序計(jì)數(shù)器輸入端與數(shù)據(jù)總線連接，輸出端與ROM模塊輸入端連接，ROM模塊輸出端與指令寄存器輸入端連接，指令寄存器輸出端與指令譯碼器輸入端連接，指令譯碼器輸出端與控制總線連接；工作寄存器與數(shù)據(jù)總線雙向通信連接，其輸出端與程序計(jì)數(shù)器輸入端、SRAM模塊輸入端和ALU模塊輸入端連接，A山模塊輸出端與數(shù)據(jù)總線連接，同時(shí)指令寄存器輸出端分別與工作寄存器輸入端和SRAM模塊輸入端連接，SRAM模塊則與數(shù)據(jù)總線雙向通信連接；狀態(tài)寄存器、EEPROM模塊分別與數(shù)據(jù)總線雙向通信連接；4路電平轉(zhuǎn)換電路輸出端與電池保護(hù)寄存器輸入端連接，電池保護(hù)寄存器與數(shù)據(jù)總線雙向通信，電池保護(hù)寄存器還通過電壓比較器與電平轉(zhuǎn)換電路與電流檢測(cè)電阻連接；電流檢測(cè)電阻通過電阻和電容與2-A變換器連接，S-A變換器與電量累積寄存器連接，電量累積寄存器則與數(shù)據(jù)總線雙向通信；至少一個(gè)輸入/輸出模塊、中斷處理單元、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、P固輸出模塊、MOS狀態(tài)寄存器分別與數(shù)據(jù)總線雙向通信；MOS狀態(tài)寄存器與MOS驅(qū)動(dòng)電路連接，M0S驅(qū)動(dòng)電路則分別與充電M0S和放電M0S連接；控制模塊通過電平轉(zhuǎn)換電路、A/D電路采樣每節(jié)電池的電壓，通過A/D電路采樣電池的溫度變化，通過電流檢測(cè)電阻檢測(cè)流過電池組的電流，并根據(jù)電池的電壓、電流、溫度的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)串聯(lián)電池組的充電和放電控制；控制電路通過輸入輸出模塊或A/D模塊檢測(cè)直流電機(jī)的工作狀態(tài)，并根據(jù)檢測(cè)的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)工作狀態(tài)的控制。全文摘要本發(fā)明公開了一種由二次鋰電池組供電的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。其結(jié)構(gòu)為它包括由二次鋰電池串聯(lián)組成的電池組，電池組與電流檢測(cè)電阻串聯(lián)；充電模塊一端與電池組一端，另一端與電流檢測(cè)電阻連接；同時(shí)電池組的各電池兩端以及電流檢測(cè)電阻兩端分別與控制模塊的輸入端連接；控制模塊輸出端與顯示模塊連接；控制模塊輸出端還分別與MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊和電機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)模塊連接，MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊輸出端與充電模塊連接，電機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)模塊輸出端與直流電機(jī)模塊連接。其優(yōu)點(diǎn)為集成度高、電源轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、工作可靠、使用方便。文檔編號(hào)H02P7/18GK101257273SQ20081001476公開日2008年9月3日申請(qǐng)日期2008年3月7日優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日發(fā)明者劉培德,劉寶忠,張志賢,王大瑞申請(qǐng)人:張志賢